ROTATORIE

Rotatorie moderneun eccesso!

Generalità

• La rotatoria si sviluppa come sistema di gestione delle intersezioni in alternativa alla semaforizzazione– allontanando i punti di conflitto fra correnti veicolari– il conflitto viene trasformato in confluenza fra correnti

veicolari– ciascuna corrente veicolare nell’attraversamento del

nodo deve attraversare una successione di intersezioni a precedenza “a T”

Generalità

• Per traffici bassi la rotatoria presenta una buona soluzione per ridurre le velocità e quindi la pericolosità delle intersezioni.

• I problemi delle rotatorie si hanno soprattutto con flussi elevati e con distribuzioni asimmetriche delle correnti veicolari

• Attualmente l’utilizzo delle rotatorie è molto diffuso ma, soprattutto in Italia, manca la fase di valutazione delle prestazioni (e l’analisi di possibili alternative)

Valutazione delle prestazioni

• Le intersezioni sono i nodi più critici di un sistema a rete

• Le correnti in conflitto generano ritardi e code

• La capacità e il livello di servizio dipendono da:– tipo di regolazione e geometria del nodo– entità/composizione dei flussi– matrice O/D dei movimenti

Intersezioni complesse

• Distanza limitata tra gli attestamenti, forti interazioni tra le correnti

• Code critiche che possono generare condizioni di blocco

• Condizione necessaria al funzionamento è garantire la stabilità interna (assenza di spill-back)

Le intersezioni “a rotatoria” sono intersezioni complesse

Intersezioni complesse

Semaforizzate Non semaforizzate

Intersezioni complesse non semaforizzate

• I singoli nodi dell’intersezione sono molto vicini e sono regolati a precedenza

teoria del “Gap Acceptance” valida per tutte le intersezioni a precedenza

• Fondamentale è il comportamento degli utenti

Rotatorie non semaforizzate

• Anche le rotatorie sono intersezioni complesse– I “Traffic Circles” (precedenza ai flussi entranti) si

bloccano per elevati valori di traffico (spill-back)– La stabilità interna non è quindi sempre garantita se non

vi è una regolazione semaforica– Ne segue la necessità di dare la precedenza all’anello per

garantire la stabilità

La rotatoria oggi

• E’ un’intersezione con i seguenti requisiti:– Area centrale inaccessibile circondata da un anello

percorribile in senso anti-orario da correnti veicolari provenienti da più entrate

– È provvista di specifica segnaletica che indica la precedenza all’anello

Logica di funzionamento -1

• Il nuovo regime di precedenza permette di:– Evitare o ridurre i fenomeni di blocco dell’anello– Generare pochi punti di conflitto– Semplificare i conflitti veicolari

• Attraversamenti e svolte si risolvono in manovre di immissione, scambio corsia e uscita, favorite dalla geometria circolare

– Ridurre le velocità dei veicoli in attraversamento

logica di funzionamento -2

• La precedenza all’anello tende a garantire che l’area interna del nodo sia sempre stabile

• La rotatoria non dovrebbe essere considerata come una successione di intersezioni “a T” indipendenti:– Flussi veicolari elevati e/o molto sbilanciati richiedono uno

studio accurato che tenga conto di:• Origine/destinazione dei flussi• Caratteristiche geometriche• Formazione di code sia agli ingressi sia nell’anello

(fenomeni di spill-back dovuti a “limited priority merging”)

Rotatorie moderneNormativa Internazionale

• Il concetto moderno di rotatoria nasce in G. Bretagna negli anni ’60

• Si diffonde quindi in Europa, Australia e USA

• Nelle Normative Nazionali si danno indicazioni su aspetti geometrici e funzionali:– Riferimenti per una corretta progettazione– Riferimenti per il calcolo della capacità di ingresso a

garanzia di un adeguato livello di servizio

Normative sulle rotatorie

• 1967: Nasce la “Modern Roundabout” in UK• 1967: Prima normativa elvetica per le aree extraurbane• 1973: Prima normativa elvetica per le aree urbane• 1984: Prima normativa francese• 1993: Normativa in Australia• 2000: FHWA,“Roundabouts: Information Guide”, USA• 2001: Bozza di normativa del CNR “Norme sulle caratteristiche

funzionali e geometriche delle intersezioni stradali”

Contenuti delle Normative

• Tipologie di rotonde– Classificazione e ambito di utilizzo

• Caratteristiche tecniche– Elementi geometrici– Elementi funzionali (calcolo della capacità e dei ritardi/code)– Elementi di segnaletica– Elementi di illuminazione– Elementi per la gestione del trasporto pubblico– Elementi per la tutela delle utenze deboli

Metodologia per la progettazione di una

rotatoria

Normativa Svizzera

Classificazione delle rotatorie in funzione delle dimensioni e

dell’ubicazione

• mini-rotatorie• rotatorie con isola centrale semi-controllata• rotatorie compatte urbane

• rotatoria urbana o extraurbana ad una corsia

• rotatoria urbana o extraurbana a due corsie

Zone a velocità limitata, priorità alla sicurezza

Compromesso tra

sicurezza e capacità

CETUR (F) – elementi geometrici

CNR – Elementi geometrici

CNR - elementi per una progettazione di massima

Disposizione e allineamento degli assi

Sistemazione da evitare

Sistemazione da escludere

Situazione ideale

La Normativa inglese consente un lieve scostamento dalla condizione ideale (facilita le uscite e l’inserimento dell’intersezione circolare)

Visibilità in sicurezza

In tutte le normative la visibilità agli accessi deve

essere garantita a partire da 15m dalla linea di dare

precedenza

La visibilità sull’anello deve

coprire la distanza di

arresto

NB: l’osservatore è posto a 1m dal suolo

Riduzione di velocità e sicurezza

Possibile nuova tipologia - “Semi-two-lane roundabouts”

• Diametro tra 45 e 60 m. – circolare• Anello 8 m. (senza anello

sormontabile)• Nessuna segnaletica orizzontale

nell’anello• Ingressi a una corsia ove possibile• Solo 1 corsia in uscita• Ringresso 14-16m.; Ruscita 16-18m.• Isola di separazione necessaria• Cicli e pedoni protetti come nelle

rotatorie compatte

Valutazione delle prestazioni

• La valutazione delle prestazioni deve considerare tutti i seguenti aspetti:– Capacità e livello di servizio– Costi– Sicurezza– Tutela delle utenze deboli

• Un modello completo per la valutazione delle prestazioni di una rotatoria dovrebbe contenere– Elementi legati alla geometria della rotatoria– Elementi legati alla regolazione “a precedenza”

• Modellazione del comportamento dell’utente

Elementi di geometria del nodo

• Il funzionamento dipende da:– Diametro esterno– Velocità di progetto– Tipologia dei veicoli– Geometrie

• Raccordo anello-ramo di ingresso • Raggi di manovra• Deflessione delle traiettorie• Visibilità, illuminazione e segnaletica• Isola spartitraffico

Metodi di calcolo delle prestazioni

• Possibili approcci per il calcolo di capacità e ritardi– metodi statistici o empirici – metodi probabilistici (teoria del Gap-Acceptance) – metodi simulativi

• Le Normative dei vari Paesi si rifanno a:– metodo statistico– metodo probabilistico

Approccio statistico

• Analisi di regressione tra flussi e parametri geometrici in entrate congestionate– diretta correlazione tra geometria e capacità– richiede una grande quantità di dati

• Pregi– diretta correlazione tra geometria e capacità

• Difetti– metodo poco flessibile se le condizioni di traffico sono lontane

da quelle su cui si è costruita la regressione– fattori significativi non hanno giustificazione teorica

Approccio probabilistico

• La relazione tra i flussi entrante e circolante si basa sulle sole interazioni veicolo-veicolo

• La capacità di ingresso dipende da parametri microscopici• Pregi

– offre base teorica alla valutazione della capacità• Difetti:

– se flussi ridotti, la capacità è sopra-stimata; altrimenti è sotto-stimata

– utenti omogenei, consistenti e costanti nel tempo

Normative nazionali: metodi per la valutazione delle prestazioni

• Approccio statistico:– UK, (Kimber, 1980)

• suggerito in Norvegia e Rep. Ceka– Francia (SETRA, CETUR, anni ‘80)

• suggerito in Italia– Germania (Brilon, anni ‘90)– Svizzera (Bovy, anni ‘80)

• Approccio probabilistico:– Australia (Troutbeck, 1993)– Svezia (Hagring)– USA (HCM 2000)

Modelli di calcolo della capacità(flusso entrante vs. flusso circolante)

Alcuni esempi di Normative.…

• Francia

• Svizzera

• USA

Francia, “Carrefours giratoires”

• Principi base:– Il diametro esterno è il parametro geometrico di base– L’intersezione deve essere facilmente interpretabile

• Circolare, no bretelle superflue né sovradimensionamenti– Necessaria un’ottima percezione del tracciato

• Allineamento ingressi, segnaletica, no ostacoli ingombranti, dimensionamento isole separatrici

– Necessaria una minima deflessione (R deflessione<100m.)– Verifica della capacità– Si può modificare e ridurre il diametro dell’isola centrale senza

pregiudicare le prestazioni del nodo

Francia, “Carrefours giratoires” – verifica delle prestazioni funzionali

• Sicurezza e capacità: compromesso• Verifica capacità:

– Se il flusso totale afferente:• < 1500 Ae/h, non serve analisi di dettaglio• >2000 Ae/h, necessario test di capacità (metodo manuale o

con “Girabase”)– Se la riserva di capacità:

• >30%, sufficiente (se >80%, sovradimensionamento!)• Tra 5 e 20%, attenzione ai ritardi e all’evoluzione delle code• <5%, forti perturbazioni

– Allargare entrata,anello,isola di separazione; by-pass

Francia, “Carrefours giratoires” – elementi geometrici significativi

• Isola centrale

• Isole separatrici

• Anello

• Entrate

• Uscite

• By-pass

Francia, “Carrefours giratoires” –ingressi in rotatoria

Approccio empirico: modello Setra

• La capacità di ciascun ingresso è funzione:– Del flusso in uscita e del flusso nell’anello– Di 3 parametri geometrici

• Larghezza dell’anello• Larghezza dell’isola separatrice• Larghezza della corsia di ingresso

• La capacità è definita per ogni ingresso

• Riferimento:– “Capacité des carrefours giratoires interurbains, SETRA,

1987”

Approccio empirico: modello Setra -2

• Data una geometria, si verifica la capacità e il LOS

• Dati– Traffico equivalente, matrice O/D, geometria

C=f(Qc, Qu, SEP, ANN, ENT)

Capacità:N° massimo di veicoli/h che possono immettersi nell’ingresso data una matrice O/D

Capacità pratica, grado di saturazione, ritardi per ogni ingresso

Setra (F) – Tempi di attesa

Tempi di attesa in condizioni lontane dalla saturazione

Qd=f(Qc, Qu)

Qe’=f(Qe, ENT)

SETRA - Elementi Geometrici

ANN = larghezza dell'anelloENT = larghezza dell'ingresso SEP = larghezza dell'isola spartitraffico

SETRA - formule

• Flusso di uscita:– Qu'=Qu*((15-SEP)/15 (Qu'=0 se SEP>=15 metri)

• Flusso di disturbo:– Qd=(Qc+2/3Qu') *(1-0,085(ANN-8))

• Capacità:– K=(1330-0,7*Qd)*(1+0,1*(ENT-3,5))

• Flusso entrante:– Qe'=Qe/(1+0,1*(ENT-3,5))

USA (HCM)

ca= capacità dell'accessova= fliusso sull'accessovc=flusso circolante sull'anello

USA (HCM)

• Analisi separata per ciascun accesso

• Parametri di base– Follow up time tf

– Critical gap tc

• Capacità

USA (HCM)

Numerazione manovre

Esempio

Procedura

Calcolo dei volumi

Calcolo dei flussi sull’anello

Calcolo della capacità

Effetto della scelta dei parametri

Ritardo

Coda